SE453579B

SE453579B - ROBOT Wrist consisting of two wrist halves

Info

Publication number: SE453579B
Application number: SE8602625A
Authority: SE
Inventors: L Tellden
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1986-06-12
Filing date: 1986-06-12
Publication date: 1988-02-15
Also published as: DE3719064A1; JPH0729272B2; SE8602625D0; US4804304A; JPS62292388A; SE8602625L

Description

453 579 2 REDoGöRELsa FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en handled av ovannämnda slag som kan tillverkas rationellt och vid vilken man, med bibehållen repeter- noggrannhet hos roboten, kan tillåta större bearbetningstoleranser än vid jämförbara, tidigare kända konstruktioner. Detta uppnås enligt uppfin- ningen genom att handleden utföres sà som angivits i kännetecknande delen av patentkrav 1. DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a wrist of the above kind which can be manufactured rationally and in which, while maintaining repeat accuracy of the robot, greater machining tolerances can be allowed than with comparable, previously known constructions. This is achieved according to the invention in that the wrist is made as stated in the characterizing part of claim 1.

Konstruktionen medger att handledshalvorna kan färdigtillverkas indivi- duellt, varvid relativt stora bearbetningstoleranser kan tillåtas. Monte- ring av motorn och första växelsteget samt inkörning och efterföljande glappjustering av detta växelsteg kan utföras individuellt på varje halva innan handleden hopmonteras. Detta är en väsentlig fördel då denna typ av växel vanligtvis är tidsödande att efterjustera, vilket vid hittills kända konstruktioner kan medföra stora kostnader i form av produktionsbortfall i t ex en svetsline för bilar.The construction allows the wrist halves to be finished individually, whereby relatively large machining tolerances can be allowed. Assembly of the motor and the first gear stage as well as running-in and subsequent play adjustment of this gear stage can be performed individually on each half before the wrist is assembled. This is a significant advantage as this type of gear unit is usually time-consuming to readjust, which in hitherto known constructions can entail large costs in the form of production losses in, for example, a welding line for cars.

Till skillnad från den ovannämnda tidigare kända robothandleden behöver inte centrumlinjen för mellanaxeln i den ena handledshalvan sammanfalla med centrumlinjen för mellanaxeln i den andra halvan, vilket är en väsent- lig fördel ur tillverkningssynpunkt.Unlike the above-mentioned previously known robot wrist, the center line of the intermediate shaft in one wrist half does not have to coincide with the center line of the intermediate shaft in the other half, which is a significant advantage from a manufacturing point of view.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen beskrivas närmare nedan i anslutning till ett utförings- exempel som visas i bifogade ritning, i vilken fig 1 är en sidovy av en industrirobot enligt föreliggande uppfinning, fig 2 är en vy uppifrån av robotens sekundärarm, fig 3 är en principskiss av drivanordningarna för de olika delarna i handleden, fig Ä är ett längssnitt genom en handledshalva, och fig 5 är en principskiss som visar de olika stegen vid hopmonteringen av robotens sekundärarm. 453 579 BESKRIVNING Av UTFöRmGsExmæEL Den i fig 1 visade roboten har ett stativ 1 som medelst en motor M1 kan svängas relativt en fot 2 kring en vertikal axel A. En första robotarm 3. primärarmen, är svängbart lagrad i stativet 1 kring en axel B. Vid den övre änden av armen 3 är en andra arm 4, sekundärarmen, svängbart lagrad kring en axel C. Svängningen av armen 4 sker över ett parallellstag ll, vars nedre ände är ledbart förbunden vid en motordriven vev 12 och vars övre ände är ledbart förbunden med bakre delen av armen 4. Motorer med kuggväxlar för svängning av armarna 3 och 4 är inbyggda i stativet 1.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described in more detail below in connection with an exemplary embodiment shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 is a side view of an industrial robot according to the present invention, Fig. 2 is a top view of the robot's secondary arm, Fig. 3 is a schematic diagram of the drive devices for the different parts of the wrist, Fig. Ä is a longitudinal section through a wrist half, and Fig. 5 is a principle sketch showing the different steps in the assembly of the robot's secondary arm. 453 579 DESCRIPTION OF DESIGN EXAMPLE The robot shown in Fig. 1 has a frame 1 which by means of a motor M1 can be pivoted relative to a foot 2 about a vertical axis A. A first robot arm 3. the primary arm, is pivotally mounted in the frame 1 about an axis B. At the upper end of the arm 3, a second arm 4, the secondary arm, is pivotally mounted about an axis C. The pivoting of the arm 4 takes place over a parallel rod 11, the lower end of which is hingedly connected to a motor-driven crank 12 and the upper end of which is hingedly connected. with the rear part of the arm 4. Engines with gears for pivoting the arms 3 and 4 are built into the stand 1.

Fig 2 visar robotens sekundärarm 4 i vy uppifrån. Den består av en bakre del 41, som är vridbar om axeln C, och en i den bakre delen lagrad rör- formig främre del 42. som är vridbar om armens längsaxel D. Den främre armdelens 42 yttre ändparti utgöres av en handled, som är uppbyggd av två handledshalvor 50, 60, mellan vilka en om en axel E vridbar handledsdel 5, tilten, med ett verktygsfäste i form av en vridskiva 6 är lagrad. Vridski- van är vridbar om tiltens längsaxel F.Fig. 2 shows the secondary arm 4 of the robot in top view. It consists of a rear part 41, which is rotatable about the axis C, and a tubular front part 42, mounted in the rear part, which is rotatable about the longitudinal axis D of the arm. The outer end portion of the front arm part 42 is constituted by a wrist, which is built up of two wrist halves 50, 60, between which a wrist part 5, rotatable about an axis E, the tilt, with a tool holder in the form of a turntable 6 is mounted. The turntable is rotatable about the longitudinal axis F of the tilt.

Fig 3 visar hur drivningen av den främre armdelen 42, tilten 5 och vrid- skivan 6 är anordnad. Den främre armdelen 42 drives av en motor M4 via en kuggväxel med fyra cylindriska kugghjul 43, 44, 45 och 46, av vilka hjulet 46 är fast förenat med armdelen 42.Fig. 3 shows how the drive of the front arm part 42, the tilt 5 and the turntable 6 is arranged. The front arm part 42 is driven by a motor M4 via a gear with four cylindrical gears 43, 44, 45 and 46, of which the wheel 46 is fixedly connected to the arm part 42.

Tilten 5 drives av en motor M5 via ett på motoraxeln fixerat koniskt kugg- drev 51, som står i ingrepp med ett koniskt kugghjul 52, som är roterbart lagrat i handledshuset om en axel G, som står vinkelrätt mot den främre armdelens 42 rotationsaxel D. Kugghjulet 52 är fast förenat med ett cylindriskt kuggdrev 53, som i sin tur via ett mellanhjul 54 driver en kuggkrans 55 som är fast förenad med tilthuset.The tilt 5 is driven by a motor M5 via a conical gear 51 fixed on the motor shaft, which engages a conical gear 52, which is rotatably mounted in the wrist housing about an axis G, which is perpendicular to the axis of rotation D of the front arm portion 42. The gear 52 is fixedly connected to a cylindrical gear 53, which in turn via a intermediate wheel 54 drives a gear ring 55 which is fixedly connected to the tilt housing.

Drivanordningen för vridskivan 6 omfattar (i likhet med tiltens drivanord- ning) en motor M6 på vars axel sitter ett koniskt kuggdrev 61, vilket stàr i ingrepp med ett koniskt kugghjul 62 som är lagrat i handledshuset och roterbart om en axel H som står vinkelrätt mot den främre armdelens 42 rotationsaxel D. Kugghjulet 62 är förenat med ett cylindriskt kuggdrev 63. som via ett mellanhjul 64, driver ett cylindriskt kugghjul 65, som är roterbart lagrat kring tiltens 5 svängningsaxel E. Kugghjulet 65 är före- nat med ett koniskt kuggdrev 66 som står i ingrepp med ett koniskt kugg- hjul 67, som är fast förenat med vridskivan 6. 453 579 Fig 4 visar hur en av de två identiska handledshalvorna är uppbyggd. ben omfattar en handledshushalva 71 i vilken en axeltapp 72 är fixerad, på vilken det komiska kugghjulet 62 är roterbart lagrat med hjälp av ett exempelvis koniskt rullager 73 och ett axiallager 74. Pâ kugghjulet 62 är en axeltapp 75 fastskruvad, på vilken det cylindriska kuggdrevet 63 är fixerat. Axeltapparna 72 och 75 är koaxiella. På handledshushalvan 71 är drivmotorn M6 fastskruvad, på vars axel kuggdrevet 61 är fixerat. vilket star i ingrepp med kugghjulet 62. Glappet i vinkelväxeln 61, 62 injusteras med hjälp av mellanlägg i form av mässingsbleck 76. 77 (S k shims) place- rade dels mellan kugghjulet 62 och axiallagret 74, dels mellan motorn M6 och handledshushalvan 71.The drive device for the turntable 6 comprises (like the tilt drive device) a motor M6 on the shaft of which sits a conical gear 61, which engages a conical gear 62 which is mounted in the wrist housing and rotatable about an axis H which is perpendicular to the axis of rotation D of the front arm portion 42 is connected to a cylindrical gear 63. which, via an intermediate wheel 64, drives a cylindrical gear 65 which is rotatably mounted about the pivot axis E of the tilt 5. The gear 65 is joined by a conical gear 66 which is engaged with a bevel gear 67, which is fixedly connected to the turntable 6. 453 579 Fig. 4 shows how one of the two identical wrist halves is constructed. legs comprise a wrist housing half 71 in which a shaft pin 72 is fixed, on which the comic gear 62 is rotatably mounted by means of a conical roller bearing 73 and an axial bearing 74, for example. is fixed. The shaft journals 72 and 75 are coaxial. The drive motor M6 is screwed onto the wrist housing half 71, on the shaft of which the gear gear 61 is fixed. which is engaged with the gear 62. The play in the bevel gear 61, 62 is adjusted by means of spacers in the form of brass plates 76. 77 (so-called shims) are placed partly between the gear 62 and the thrust bearing 74, partly between the motor M6 and the wrist housing half 71.

Fig 5 visar i grova drag hur handleden hopsättes och inmonteras i robotens sekundärarm 4. Två (fràn förråd uttagna) handledshalvor 50 och 60 med pà~ monterade drivmotorer M5, M6, där första växelstegen 51, 52 resp 61, 62 redan är inkörda och efterjusterade, hopskruvas efter det att tilten 5 med vridskivan 6 placerats mellan dem. De båda handledshalvorna är. bortsett från bearbetningstoleranser, exakt lika och innehåller förutom de i fig 4 visade delarna även mellanhjulen 54, 64. Tilten 5 lagras i handledshus~ halvorna med hjälp av koniska rullager. Vid hopmonteringen av de två halvorna är det viktigt att tiltens 5 rotationsaxel E kommer att ligga exakt vinkelrätt mot handledshusets längsaxel (rotationsaxeln D). Däremot behöver inte centrumlinjen G för mellanaxeln i den ena handledshalvan sammanfalla med centrumlinjen H för mellanaxeln i den andra halvan (illustrerat genom avståndsangivelsen dx i fig 5).Fig. 5 shows in rough outline how the wrist is assembled and installed in the robot's secondary arm 4. Two (removed from storage) wrist halves 50 and 60 with mounted drive motors M5, M6, where the first gear stages 51, 52 and 61, 62 are already run in and readjusted , screwed together after the tilt 5 with the turntable 6 has been placed between them. The two wrist halves are. apart from machining tolerances, exactly the same and contains, in addition to the parts shown in Fig. 4, also the intermediate wheels 54, 64. The tilt 5 is stored in the wrist housing halves by means of conical roller bearings. When assembling the two halves, it is important that the axis of rotation E of the tilt 5 will be exactly perpendicular to the longitudinal axis of the wrist housing (axis of rotation D). However, the center line G of the intermediate axis in one half of the wrist need not coincide with the center line H of the intermediate axis in the other half (illustrated by the distance indication dx in Fig. 5).

Efter det att handleden hopmonterats sammankopplas den med ett kablage 8 av styr- och kraftkablar, exempelvis av det i patentansökningen SE-A-8602245-6 beskrivna utförandet. handleden med det pàmonterade kabla- get inmonteras därefter i robotens ihåliga sekundärarm 4. Om de båda hand- ledshushalvornas anliggningsytor mot främre armdelens 42 åndyta p g a tillverkningstoleranser inte ligger i samma plan, utjämnas vid montaget skillnaden (dy) genom mellanlägg (shims), så att sneddragning av handleden i förhållande till armdelen 42 förhindras.After the wrist has been assembled, it is connected to a wiring 8 of control and power cables, for example of the embodiment described in patent application SE-A-8602245-6. the wrist with the mounted cable is then mounted in the robot's hollow secondary arm 4. If the abutment surfaces of the two wrist housing halves against the end surface of the front arm part 42 due to manufacturing tolerances are not in the same plane, the difference (dy) is equalized by shims, so that skew of the wrist relative to the arm portion 42 is prevented.

Uppfinningen är inte begränsad till det visade utförandet. Exempelvis kan handleden även användas vid en femaxlig robot, vid vilken motorn M4 med tillhörande växel saknas och den främre armdelen 42 inte är roterbar i den bakre delen 41.The invention is not limited to the embodiment shown. For example, the wrist can also be used with a five-axis robot, in which the motor M4 with associated gear is missing and the front arm part 42 is not rotatable in the rear part 41.

I-JI-J

Claims

453 579 PATENT REQUIREMENTS

A robot wrist comprising a wrist housing (50, 60) mounted on a robot arm (U), a wrist part (5) rotatably mounted in the housing, hereinafter referred to as the tilt, the axis of rotation of which is perpendicular to the longitudinal axis of the robot arm (4). and a tool holder (6) rotatably mounted in the tilt (5), characterized in that the wrist is built up of two substantially equal wrist halves (50, 60), between which the tilt (5) with the tool holder (6) is mounted, each wrist half (50, 60) is assembled with a drive motor (M5 and M6 respectively) and includes an intermediate gear with bevel gears (51, 52 and 61, 62), which are mounted in their respective wrist half in such a way that each half constitutes an individual tunable drive unit for turning the tilt (5) and the tool holder (6) respectively.

Robot wrist according to claim 1, characterized in that the wrist housing (50, 60) is rotatably mounted in the robot arm (4) about its longitudinal axis.

3. A robot wrist according to claim 1 or 2, characterized in that the intermediate gear comprises a conical gear (51 and 61, respectively) attached to the shaft of the drive motor (M5, M6), which drives a comic gear (52 and 62, respectively). which is mounted on a shaft pin (72) fixed in a wrist housing half (71), a support bearing (74) being arranged between the gear (52, 62) and the wrist housing half (71).

Robot wrist according to claim 3, characterized in that a second shaft pin (75) coaxial with said shaft pin (72) is fixed to the gear (52, 62), which shaft is connected to a cylindrical gear (53, 63), which via an intermediate wheel (5ü, 6ü) adjustably mounted in the wrist housing half (71) drives the tilt (5) and the tool holder (6), respectively.